Վերջերս շուկա են մտել Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) տեխնոլոգիան ապահովող սարքեր, որոնց մասին շատ է խոսվում։ Սակայն քչերը գիտեն, որ Wi-Fi տեխնոլոգիայի նոր սերնդի մշակումն արդեն իսկ ընթացքի մեջ է՝ Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be): Իմացեք, թե ինչպիսին կլինի Wi-Fi 7-ը այս հոդվածում:
նախապատմությանը
2020 թվականի սեպտեմբերին մենք կնշենք IEEE 30 նախագծի 802.11-ամյակը, որը զգալիորեն ազդել է մեր կյանքի վրա: Ներկայումս Wi-Fi տեխնոլոգիան, որը սահմանված է IEEE 802.11 ստանդարտների ընտանիքի կողմից, ամենահայտնի անլար տեխնոլոգիան է, որն օգտագործվում է ինտերնետին միանալու համար, Wi-Fi-ը կրում է օգտագործողների տրաֆիկի կեսից ավելին: Մինչ բջջային տեխնոլոգիան ամեն տասնամյակը մեկ վերաբրենդավորվում է, օրինակ՝ 4G անունը 5G-ով փոխարինելը, Wi-Fi-ի օգտատերերի համար տվյալների արագության բարելավումները, ինչպես նաև նոր ծառայությունների և նոր գործառույթների ներդրումը գրեթե աննկատ են տեղի ունենում: Քչերին են հետաքրքրում «n», «ac» կամ «ax» տառերը, որոնք հաջորդում են «802.11»-ին սարքավորումների տուփերի վրա: Բայց դա չի նշանակում, որ Wi-Fi-ը չի զարգանում:
Wi-Fi-ի էվոլյուցիայի ապացույցներից մեկը տվյալների գնահատված արագության կտրուկ աճն է. 2 թվականի տարբերակում 1997 Մբիթ/վրկ-ից մինչև գրեթե 10 Գբ/վ վերջին 802.11ax ստանդարտում, որը նաև հայտնի է որպես Wi-Fi 6: Ժամանակակից Wi-Fi-ը հասնում է այդպիսին: կատարողականի բարձրացում՝ ազդանշանների և կոդի ավելի արագ ձևավորման, ավելի լայն ալիքների և տեխնոլոգիաների օգտագործման շնորհիվ .
Ի լրումն գերարագ անլար տեղական ցանցերի հիմնական հոսքի, Wi-Fi-ի էվոլյուցիան ներառում է մի քանի խորշ նախագծեր: Օրինակ՝ Wi-Fi HaLow-ը (802.11ah) Wi-Fi-ը իրերի անլար ինտերնետ շուկա բերելու փորձ էր: Միլիմետրային ալիքի Wi-Fi-ը (802.11ad/ay) ապահովում է տվյալների անվանական արագություն մինչև 275 Գբիտ/վրկ, թեև շատ կարճ հեռավորությունների վրա:
Բարձր հստակությամբ վիդեո հոսքի, վիրտուալ և հավելյալ իրականության, խաղերի, հեռավոր գրասենյակի և ամպային հաշվարկների, ինչպես նաև անլար ցանցերում ինտենսիվ թրաֆիկի մեծ թվով օգտատերերի աջակցության անհրաժեշտության հետ կապված նոր հավելվածները և ծառայությունները պահանջում են բարձր արդյունավետություն:
Wi-Fi 7 նպատակ
2019 թվականի մայիսին Տեղական և մետրոպոլիտենի ցանցերի ստանդարտների կոմիտեի 802.11 աշխատանքային խմբի BE (TGbe) ենթախումբը սկսեց աշխատանքը Wi-Fi ստանդարտի նոր հավելման վրա, որը կավելանա: անվանական թողունակությունը մինչև 40 Գբիթ/վրկ-ից ավելի «տիպիկ» Wi-Fi տիրույթի մեկ հաճախականության ալիքում <= 7 ԳՀց: Թեև շատ փաստաթղթերում նշվում է «առավելագույն թողունակությունը առնվազն 30 Գբիտ/վրկ», նոր ֆիզիկական շերտի արձանագրությունը կտրամադրի 40 Գբիտ/վ-ից ավելի անվանական արագություն:
Wi-Fi 7-ի զարգացման մեկ այլ կարևոր ուղղություն է աջակցություն իրական ժամանակի հավելվածների համար (խաղեր, վիրտուալ և ընդլայնված իրականություն, ռոբոտի կառավարում): Հատկանշական է, որ թեև Wi-Fi-ն առանձնահատուկ կերպով է կառավարում աուդիո և վիդեո տրաֆիկը, վաղուց էր ենթադրվում, որ Wi-Fi ցանցերում ստանդարտ մակարդակի երաշխավորված ցածր հետաձգում (միլիվայրկյաններ), որը նաև հայտնի է որպես Time-Sensitive Networking, հիմնովին է: անհնարին. 2017 թվականի նոյեմբերին IITP RAS-ի և Ազգային Հետազոտական Համալսարանի Տնտեսագիտության բարձրագույն դպրոցի մեր թիմը (մի ընդունեք դա PR-ի համար) համապատասխան առաջարկ արեցին IEEE 802.11 խմբում: Առաջարկը մեծ հետաքրքրություն առաջացրեց, և 2018 թվականի հուլիսին գործարկվեց հատուկ ենթախումբ՝ հիմնախնդիրն ավելի մանրամասն ուսումնասիրելու համար: Քանի որ իրական ժամանակի հավելվածների աջակցությունը պահանջում է ինչպես բարձր անվանական տվյալների արագություն, այնպես էլ կապի շերտի ընդլայնված գործառույթ, 802.11 աշխատանքային խումբը որոշեց մշակել մեթոդներ՝ Wi-Fi 7-ի ներսում իրական ժամանակի հավելվածներին աջակցելու համար:
Wi-Fi 7-ի հետ կապված կարևոր խնդիր է նրա համակեցությունը բջջային ցանցի տեխնոլոգիաների (4G/5G) հետ, որոնք մշակվում են 3GPP-ի կողմից և գործում են նույն չլիցենզավորված հաճախականությունների տիրույթներում: Խոսքը LTE-LAA/NR-U-ի մասին է։ Wi-Fi-ի և բջջային ցանցերի համակեցության հետ կապված խնդիրներն ուսումնասիրելու համար IEEE 802.11-ը գործարկեց Համատեղ գոյություն ունեցող մշտական հանձնաժողովը (Coex SC): Չնայած բազմաթիվ հանդիպումներին և նույնիսկ 3 թվականի հուլիսին Վիեննայում 802.11GPP և IEEE 2019 մասնակիցների համատեղ աշխատաժողովին, տեխնիկական լուծումները դեռ չեն հաստատվել: Այս անիմաստության հնարավոր բացատրությունն այն է, որ և՛ IEEE 802-ը, և՛ 3GPP-ն չեն ցանկանում փոխել իրենց սեփական տեխնոլոգիաները՝ մյուսին համապատասխանելու համար: Այսպիսով, Ներկայումս պարզ չէ, թե արդյոք Coex SC քննարկումները կազդեն Wi-Fi 7 ստանդարտի վրա.
Զարգացման գործընթաց
Չնայած Wi-Fi 7-ի մշակման գործընթացն իր շատ վաղ փուլերում է, մինչ օրս եղել է մոտ 500 առաջարկ նոր ֆունկցիոնալության համար առաջիկա Wi-Fi 7-ի համար, որը նաև հայտնի է որպես IEEE 802.11be: Գաղափարների մեծ մասը պարզապես քննարկվում է be ենթախմբում, և դրանց վերաբերյալ որոշում դեռ կայացված չէ։ Այլ գաղափարներ վերջերս հաստատվել են։ Ստորև հստակ կնշվի, թե որ առաջարկներն են հավանության արժանանում և որոնք են միայն քննարկվում։
Ի սկզբանե նախատեսվում էր, որ հիմնական նոր մեխանիզմների մշակումը կավարտվի մինչև 2021 թվականի մարտը։ Ստանդարտի վերջնական տարբերակը սպասվում է 2024 թվականի սկզբին: 2020 թվականի հունվարին 11be-ը մտահոգություն հայտնեց, թե արդյոք զարգացումը կմնա ըստ ժամանակացույցի՝ աշխատանքի ներկայիս տեմպերով: Ստանդարտ մշակման գործընթացը արագացնելու համար ենթախումբը համաձայնեց ընտրել բարձր առաջնահերթ գործառույթների մի փոքր շարք, որոնք կարող են թողարկվել մինչև 2021 թվականը (Թողարկում 1), իսկ մնացածը թողնել թողարկում 2-ում: Բարձր առաջնահերթ գործառույթները պետք է ապահովեն հիմնական կատարողականի առավելությունները և ներառում է աջակցություն 320 ՄՀց, 4K-QAM, OFDMA-ի ակնհայտ բարելավումներ Wi-Fi 6-ից, MU-MIMO 16 հոսքերով:
Կորոնավիրուսի պատճառով խումբն այս պահին անձամբ չի հանդիպում, սակայն պարբերաբար հեռակոնֆերանսներ է անցկացնում։ Այսպիսով, զարգացումը որոշ չափով դանդաղեց, բայց չդադարեց։
Տեխնոլոգիական մանրամասներ
Դիտարկենք Wi-Fi 7-ի հիմնական նորամուծությունները։
- Ֆիզիկական շերտի նոր արձանագրությունը Wi-Fi 6 արձանագրության մշակումն է՝ կրկնակի աճով թողունակություն մինչև 320 ՄՀց, կրկնապատկելով տարածական MU-MIMO հոսքերի քանակը, որը մեծացնում է անվանական թողունակությունը 2×2 = 4 անգամ։ Wi-Fi 7-ը նույնպես սկսում է օգտագործել մոդուլյացիան 4K-QAM, ինչը ևս 20%-ով ավելացնում է անվանական թողունակությունը։ Հետևաբար, Wi-Fi 7-ը կտրամադրի 2x2x1,2 = 4,8 անգամ ավելի, քան Wi-Fi 6-ի գնահատված տվյալների արագությունը. Բացի այդ, ֆիզիկական շերտի արձանագրության մեջ հեղափոխական փոփոխություն կլինի՝ Wi-Fi-ի ապագա տարբերակների հետ համատեղելիություն ապահովելու համար, սակայն այն անտեսանելի կմնա օգտատերերի համար։
- Փոխելով ալիքի մուտքի եղանակը իրական ժամանակի կիրառման աջակցություն կիրականացվի հաշվի առնելով IEEE 802 TSN-ի փորձը լարային ցանցերի համար։ Ստանդարտների կոմիտեում շարունակվող քննարկումները վերաբերում են կապուղիների մուտքի, երթևեկության ծառայության կատեգորիաների պատահական հետադարձ կապի ընթացակարգին և, հետևաբար, իրական ժամանակի տրաֆիկի առանձին հերթերին և փաթեթների սպասարկման քաղաքականությանը:
- Ներկայացված է Wi-Fi 6-ում (802.11ax) OFDMA- ն – ժամանակի և հաճախականության բաժանման ալիքների հասանելիության մեթոդը (նման է 4G և 5G ցանցերում օգտագործվողին) – նոր հնարավորություններ է տալիս ռեսուրսների օպտիմալ բաշխման համար: Այնուամենայնիվ, 11ax-ում OFDMA-ն բավականաչափ ճկուն չէ: Նախ, այն թույլ է տալիս մուտքի կետին նախապես որոշված չափի միայն մեկ ռեսուրսային բլոկ հատկացնել հաճախորդի սարքին: Երկրորդ, այն չի աջակցում հաճախորդների կայանների միջև ուղիղ փոխանցմանը: Երկու թերություններն էլ նվազեցնում են սպեկտրային արդյունավետությունը: Բացի այդ, հին Wi-Fi 6 OFDMA-ի ճկունության բացակայությունը վատացնում է աշխատանքը խիտ ցանցերում և մեծացնում ուշացումը, ինչը կարևոր է իրական ժամանակի հավելվածների համար: 11be-ը կլուծի այս OFDMA խնդիրները:
- Wi-Fi 7-ի հաստատված հեղափոխական փոփոխություններից մեկը հայրենի աջակցությունն է տարբեր հաճախականությունների մի քանի զուգահեռ միացումների միաժամանակյա օգտագործում, որը շատ օգտակար է ինչպես տվյալների հսկայական արագության, այնպես էլ չափազանց ցածր հետաձգման համար: Թեև ժամանակակից չիպսեթներն արդեն կարող են միաժամանակ մի քանի կապեր օգտագործել, օրինակ՝ 2.4 և 5 ԳՀց տիրույթներում, այդ կապերն անկախ են, ինչը սահմանափակում է նման գործողության արդյունավետությունը։ 11be-ում կգտնվի ալիքների միջև համաժամացման մակարդակ, որը թույլ է տալիս արդյունավետ օգտագործել ալիքի ռեսուրսները և կհանգեցնի ալիքների մուտքի արձանագրության կանոնների էական փոփոխություններին:
- Շատ լայն ալիքների և մեծ թվով տարածական հոսքերի օգտագործումը հանգեցնում է բարձր ծախսերի խնդրին, որը կապված է MIMO-ի և OFDMA-ի համար պահանջվող կապուղու վիճակի գնահատման ընթացակարգի հետ: Այս վերադիր ծախսերը չեղյալ են հայտարարում տվյալների անվանական տոկոսադրույքների ավելացման ցանկացած շահույթ: Սպասվում էր, որ կապուղու վիճակի գնահատման կարգը կվերանայվի.
- Wi-Fi 7-ի համատեքստում ստանդարտների հանձնաժողովը քննարկում է տվյալների փոխանցման որոշ «առաջադեմ» մեթոդների կիրառումը։ Տեսականորեն այս մեթոդները բարելավում են սպեկտրային արդյունավետությունը կրկնակի հաղորդման փորձերի, ինչպես նաև նույն կամ հակառակ ուղղություններով միաժամանակյա փոխանցումների դեպքում։ Դրանք ներառում են հիբրիդային ավտոմատ կրկնության հարցումը (HARQ), որն այժմ օգտագործվում է բջջային ցանցերում, լրիվ դուպլեքս ռեժիմում և ոչ ուղղանկյուն բազմակի մուտքի (NOMA) համար: Այս տեխնիկան տեսականորեն լավ ուսումնասիրվել է գրականության մեջ, բայց դեռ պարզ չէ, թե արդյոք նրանց կողմից տրամադրվող արտադրողականության ձեռքբերումները կարժե՞ն ջանքեր գործադրել դրանք իրականացնելու համար:
- Օգտագործում HARQ բարդանում է հետևյալ խնդրով. Wi-Fi-ում փաթեթները սոսնձված են միմյանց՝ ծախսերը նվազեցնելու համար: Wi-Fi-ի ընթացիկ տարբերակներում յուրաքանչյուր փաթեթի առաքումը սոսնձվածի ներսում հաստատվում է, և եթե հաստատումը չի գալիս, փաթեթի փոխանցումը կրկնվում է՝ օգտագործելով ալիքի մուտքի արձանագրության մեթոդները: HARQ-ը տեղափոխում է կրկնակի փորձեր տվյալների հղումից դեպի ֆիզիկական շերտ, որտեղ այլևս փաթեթներ չկան, այլ միայն ծածկագրեր, և ծածկագրերի սահմանները չեն համընկնում փաթեթների սահմանների հետ: Այս ապասինխրոնիզացիան բարդացնում է HARQ-ի իրականացումը Wi-Fi-ում:
- նկատմամբ Ամբողջ-երկկողմանի, ապա ներկայումս ոչ բջջային ցանցերում, ոչ էլ Wi-Fi ցանցերում հնարավոր չէ միաժամանակ տվյալներ փոխանցել նույն հաճախականության ալիքով դեպի մուտքի կետ (բազային կայան): Տեխնիկական տեսանկյունից դա պայմանավորված է փոխանցվող և ստացված ազդանշանի հզորության մեծ տարբերությամբ։ Թեև կան նախատիպեր, որոնք միավորում են ստացված ազդանշանից փոխանցվող ազդանշանի թվային և անալոգային հանումը, որոնք կարող են ստանալ Wi-Fi ազդանշան դրա հաղորդման ընթացքում, գործնականում նրանց կողմից տրվող շահույթը կարող է չնչին լինել, քանի որ ցանկացած պահի հոսանքն իջնողը հավասար չէ բարձրացողին (միջինում «հիվանդանոցում» իջնողը զգալիորեն ավելի մեծ է): Ավելին, նման երկկողմանի փոխանցումը զգալիորեն կբարդացնի արձանագրությունը։
- Մինչդեռ MIMO-ի միջոցով բազմաթիվ հոսքեր փոխանցելու համար անհրաժեշտ է մի քանի ալեհավաք ուղարկողի և ստացողի համար, ոչ ուղղանկյուն մուտքի դեպքում մուտքի կետը կարող է միաժամանակ տվյալներ փոխանցել երկու ստացողներին մեկ ալեհավաքից: 5G-ի վերջին բնութագրերում ներառված են ոչ ուղղանկյուն մուտքի տարբեր տարբերակներ: Նախատիպ ՆՈՄԱ Wi-Fi-ն առաջին անգամ ստեղծվել է 2018 թվականին IITP RAS-ում (կրկին, մի համարեք դա PR): Այն ցույց է տվել կատարողականի 30-40% աճ: Մշակված տեխնոլոգիայի առավելությունը նրա հետ համատեղելիությունն է. երկու հասցեատերերից մեկը կարող է լինել հնացած սարք, որը չի աջակցում Wi-Fi 7: Ընդհանուր առմամբ, հետին համատեղելիության խնդիրը շատ կարևոր է, քանի որ տարբեր սերունդների սարքերը կարող են միաժամանակ աշխատել: Wi-Fi ցանցում: Ներկայումս մի քանի թիմեր ամբողջ աշխարհում վերլուծում են NOMA-ի և MU-MIMO-ի համատեղ օգտագործման արդյունավետությունը, որի արդյունքները կորոշեն մոտեցման հետագա ճակատագիրը: Մենք նաև շարունակում ենք աշխատել նախատիպի վրա. դրա հաջորդ տարբերակը կներկայացվի IEEE INFOCOM կոնֆերանսում 2020 թվականի հուլիսին։
- Վերջապես, ևս մեկ կարևոր նորամուծություն, բայց անհասկանալի ճակատագրով մուտքի կետերի համակարգված շահագործում. Թեև շատ վաճառողներ ունեն իրենց կենտրոնացված կարգավարները ձեռնարկության Wi-Fi ցանցերի համար, նման կարգավարների հնարավորությունները հիմնականում սահմանափակվել են երկարաժամկետ պարամետրերի կազմաձևմամբ և ալիքի ընտրությամբ: Ստանդարտների կոմիտեն քննարկում է հարևան մուտքի կետերի միջև ավելի սերտ համագործակցությունը, որը ներառում է փոխանցման համակարգված պլանավորում, ճառագայթային ձևավորում և նույնիսկ բաշխված MIMO համակարգեր: Քննարկվող որոշ մոտեցումներ օգտագործում են միջամտության հաջորդական չեղարկում (մոտավորապես նույնը, ինչ NOMA-ում): Չնայած 11be համակարգման մոտեցումները դեռ մշակված չեն, կասկած չկա, որ ստանդարտը թույլ կտա տարբեր արտադրողների մուտքի կետերին համակարգել փոխանցման ժամանակացույցերը միմյանց հետ՝ փոխադարձ միջամտությունը նվազեցնելու համար: Այլ, ավելի բարդ մոտեցումները (օրինակ՝ բաշխված MU-MIMO-ն) ավելի դժվար կլինի կիրառել ստանդարտում, չնայած խմբի որոշ անդամներ որոշել են դա անել 2-րդ թողարկման շրջանակներում: Անկախ արդյունքից, մուտքի կետերի համակարգման մեթոդների ճակատագիրը անհասկանալի է. Եթե նույնիսկ ներառվեն ստանդարտում, դրանք կարող են շուկա չհասնել: Նման բան եղել է նախկինում, երբ փորձում էին կարգի բերել Wi-Fi փոխանցումները՝ օգտագործելով այնպիսի լուծումներ, ինչպիսիք են HCCA (11e) և HCCA TXOP Negotiation (11be):
Ամփոփելով, պարզվում է, որ առաջին հինգ խմբերի հետ կապված առաջարկների մեծ մասը կդառնա Wi-Fi 7-ի մաս, մինչդեռ վերջին երկու խմբերի հետ կապված առաջարկները պահանջում են զգալի լրացուցիչ հետազոտություն՝ ապացուցելու իրենց արդյունավետությունը:
Լրացուցիչ տեխնիկական մանրամասներ
Wi-Fi 7-ի տեխնիկական մանրամասները կարելի է կարդալ (Անգլերեն)
Source: www.habr.com